如何接地氣兒看5G系列：射頻前端篇（2）

本文為5G系列文章拆解版，稍作分段觀看有助於吸收和護眼...

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如何接地氣兒看5G（長文科普投資向）

濾波器

濾波器（Filter）也是字面意思，讓有用信號儘可能無衰減通過，反射掉無用信號，最終得到一個特定的頻率。

這是整個RFFE最大的蛋糕，5G時代紅藍雙buff加身：

紅爸爸：新型天線MIMO架構可能會在每根天線後都加濾波器，手機終端同頻段的濾波器同步增加，這是一個幾何級數的增長。同時5G頻段增加也會相應提升部分需求數量，大約每個頻段配2顆。數字概念大概是單機數量從4G的30+顆飛升到5G的100+顆。

藍爸爸：瞎猜也知道還按套路有個技術性演進在等著，5G高頻段對濾波器的性能要求非常苛刻，舊的濾波器只能在低頻段混，5G這些黑科技都得用新的濾波器技術才能玩轉，未來的格局將是「低端延續，高端納新，新舊並存，各取所需」。

濾波器進化之路

技能樹是這樣的：SAW→TC-SAW→BAW

SAW

聲表面波（Surface Acoustic Wave），將電信號變成聲信號，聲波沿晶體表面傳播，然後再把接收到的聲信號變成電信號輸出。把握三個點：①低頻段表現優異，技術成熟、成本低；②高頻段沒戲；③溫度變化對性能影響很大。

TC-SAW

熱補償SAW（Temperature Compensated SAW），塗上一層溫度升高時剛度加強的塗層，看名字就知道是修正了溫度變化對性能的影響。過渡階段產品，沒有解決高頻適用性，製作工藝和成本亦是介於中間。不過雖說是過渡，成本驅動下依然不可替代，比如Murata（村田）的TC-SAW產品性能直逼FBAR，應用在了三星S7中。

BAW

體聲波（Bulk Acoustic Wave），跟SAW原理一樣，但聲波在介質內垂直傳播，採用的技術是「薄膜腔聲波諧振器」（FBAR，Film Bulk Acoustic Resonator）。適用於5G高頻段，對溫度變化不敏感，體積非常小，當然製作工藝和成本沒的說，應用在了iPhone中。

實際上，BAW適用的高頻段只是相對的，僅就5G商用頻段而言OK，而24GHz以上的毫米波仍然是無能為力（範圍極限大概是20GHz），前瞻技術是採用毫米波MEMS濾波器，都是概念研發階段尚無定論。

附註：微機電系統（MEMS，Micro-Electro-Mechanical System），是利用集成電路製造技術和微加工技術把一些小東西製造在一塊晶元上的微型集成系統，可以達到毫米級甚至更小。聚焦一個詞——集成，GaAs HBT工藝的PA和RF SOI工藝的開關已經接近成熟，所以目前PA和開關集成相對容易，但MEMS工藝的BAW尚處於開荒階段，由於佔用的體積太大，因而濾波器是射頻前端整體集成的最高門檻。

另外，基站上的濾波器不太需要考慮體積問題，所以一般用金屬和陶瓷濾波器，功率輸出方面SAW和FBAR也不太達標，這是針對過去的宏站而言。5G潛在爆發的小站可能會顛覆體積和功率的要求，從而打開BAW在小站應用的市場空間，anyway這隻算個bonus。

集成化的關鍵一環已經明確，國產化之路又是如何？

殘念，Murata和TDK壟斷SAW濾波器，Avago和Qorvo壟斷BAW濾波器，看名字就懂跟國產沒一毛錢關係。夢想總是要有的，情到深處當屬中電26所和中電55所。

中國電子科技集團公司第26研究所（重慶聲光電），國內唯一同時具有SAW，TC-SAW，FBAR研發和生產的單位，從事表面波及體聲波技術研發40餘年，提供軍工產品，華為、中興SAW濾波器的供應商。這段話的關鍵大概是——與麥捷科技深度合作，踏足手機濾波器市場。

中國電子科技集團公司第55研究所（德清華瑩），國內較早研製生產聲表用的鉭酸鋰、鈮酸鋰等壓電晶體材料和聲表面波濾波器產品的企業之一。有產品和技術，但市場無力，所以重點在於——與信維通信合作重點開發終端濾波器產品。

需要注意一點，儘管上面兩個中電研究所技術看起來很不錯，但濾波器在國內市場第一步是國產替代（也就是SAW市場），技術水平、品質控制以及配套產能各種因素限制，全球領軍還得是後話（BAW市場）。而SAW低端產品毛利率並不好看，主要還是靠高端產品TC-SAW和BAW去美化，幸好國內產能缺口非常非常之大，給了國產替代足夠的生存空間。

等一下，還有一個知識點...

上面聊了好多集成和國產化問題，還有一門工藝實在無法缺席——低溫陶瓷共燒工藝（LTCC，Low Temperature Co-fired Ceramic）。LTCC是1982年休斯公司搞出來非常適合高頻通訊組件集成的工藝，可理解為射頻模塊集成必選之路（高頻意味著元件尺寸趨小），領軍企業是村田。

OK，據說國內LTCC產品的開發比國外發達國家至少落後5年，但必須彎道超車的領域始終還是要面對。信維通信非常注重掌握上游材料，搞定了射頻電子材料、磁性材料和LTCC工藝；麥捷科技從2001年成立以來主業就是LTCC射頻元器件，該領域市場份額已經是國內第一。

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